淺析連續(xù)重整低溫余熱的回收利用

張凱

（中國石化塔河煉化有限責任公司，新疆庫車 842000）

催化重整是石油煉制的主要加工過程之一，包含半再生重整和連續(xù)重整工藝。近年來隨著煉油規(guī)模的持續(xù)提升，國內(nèi)新投產(chǎn)的催化重整裝置多采用連續(xù)重整工藝，其主要產(chǎn)品為高辛烷值汽油調(diào)合組分（穩(wěn)定汽油），副產(chǎn)重整氫氣和液化石油氣等。連續(xù)重整裝置多采用美國UOP的連續(xù)重整專利技術(shù)和法國IFP的連續(xù)重整專利技術(shù)[1]，隨著國產(chǎn)連續(xù)重整工藝技術(shù)的不斷完善，并在洛陽石化實現(xiàn)工業(yè)化成功應(yīng)用，國內(nèi)已有很多煉廠選擇具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超低壓連續(xù)重整工藝（SLCR）[2]。

1 裝置能耗概述

中國石化塔河煉化有限責任公司60萬t/a連續(xù)重整裝置采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超低壓連續(xù)重整工藝（SLCR），裝置主要包括石腦油加氫、重整及催化劑再生三大單元，能耗計算基準為重整進料69.96 t/h，設(shè)計能耗為113.77 kgEO/t，能耗偏高。其中預加氫部分能耗為30.58 kgEO/t，重整、再生部分的能耗為83.19 kgEO/t。連續(xù)重整裝置設(shè)計能耗明細見表1。

表1 連續(xù)重整裝置設(shè)計能耗明細

能耗偏高的主要原因為：

1）該裝置C7+餾分作為重整進料，拔頭率為34.95%，故預加氫規(guī)模比常規(guī)（即C6+餾分作為重整進料）60萬t/a連續(xù)重整對應(yīng)的預加氫規(guī)模明顯 增大。

2）在預加氫部分，石腦油分餾塔塔頂分出C6-餾分作為異構(gòu)化裝置進料。為滿足異構(gòu)化裝置進料要求（C7+體積分數(shù)＜3.0%）及重整反應(yīng)進料中C6-體積分數(shù)＜0.5%的要求，該塔回流比設(shè)計為0.42（相對進料），比常規(guī)回流比0.30（相對進料）高。

3）重整氫出裝置壓力高，為2.55 MPa，較出裝置壓力為2.0 MPa的重整氫裝置能耗增加3.5 kgEO/t。

4）由于全廠蒸汽平衡的原因，重整循環(huán)氫壓縮機采用3.5 MPa凝氣透平的方式，較背壓透平的驅(qū)動方式能耗增加5.51 kgEO/t。

連續(xù)重整裝置自2014年7月首次開車至今，經(jīng)過幾年的運行，裝置能耗居高不下。通過對裝置內(nèi)低溫余熱系統(tǒng)的分析，根據(jù)日常運行情況，尋找裝置進一步節(jié)能降耗點，為裝置高效、節(jié)能運行，提供依據(jù)。

2 連續(xù)重整低溫余熱回收利用現(xiàn)狀分析

連續(xù)重整裝置原有工藝設(shè)計充分考慮了裝置節(jié)能，在很多方面已經(jīng)將低溫余熱進行回收利用，具體表現(xiàn)如下。

2.1 重整四合一加熱爐對流段煙氣余熱發(fā)生3.5 MPa蒸汽

為回收重整加熱爐F201~F204的煙氣余熱和提高加熱爐燃燒效率，在重整四合一爐對流段設(shè)一套蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生的3.5 MPa蒸汽一部分供裝置內(nèi)部使用，包括重整循環(huán)氫壓縮機汽輪機驅(qū)動、重整穩(wěn)定塔T201塔底重沸器、再生循環(huán)干燥系統(tǒng)的加熱器等，多余的部分外送出裝置供入蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)，具體工藝流程見圖1。

圖1 連續(xù)重整裝置3.5 MPa蒸汽利用工藝流程

目前裝置3.5 MPa蒸汽外輸量為4 t/h，以重整進料69.96 t/h為基準進行計算，3.5 MPa蒸汽能耗折標系數(shù)為88，根據(jù)計算，折合能耗可降低5 kgEO/t，節(jié)能效果明顯。

2.2 在重整凝結(jié)水出裝置處増設(shè)凝結(jié)水換熱器

在重整凝結(jié)水出裝置處増設(shè)凝結(jié)水換熱器E401，用于重整出裝置凝結(jié)水和公用工程作業(yè)部低溫熱水進行換熱，一方面解決冬季凝結(jié)水出裝置溫度偏高的問題，緩解凝結(jié)水管網(wǎng)因水擊造成的泄漏現(xiàn)象，另一方面充分利用凝結(jié)水的低溫余熱來提高低溫熱水溫度，増大低溫熱水輸出熱量，進一步降低裝置能耗。

目前裝置低溫熱水流量30 t/h，原始溫度58℃，經(jīng)過凝結(jié)水換熱器E401換熱后，溫度可達88℃，按熱量關(guān)系換算，折合降低裝置能耗為0.8 kgEO/t。

2.3 其他

裝置內(nèi)還有其他低溫余熱回收利用的工藝設(shè)計，例如預加氫圓筒爐采用煙氣余熱回收預熱系統(tǒng)，應(yīng)用熱供風的方式，加熱爐熱效率可達92%，從而降低加熱爐燃料氣消耗，降低裝置能耗；在石腦油分餾塔頂增設(shè)換熱器與預加氫進料換熱，利用石腦油分餾塔頂氣預熱預加氫進料，回收塔頂氣低溫余熱，優(yōu)化換熱流程，提高預加氫進料溫度，從而減少預加氫反應(yīng)加熱爐的燃料氣消耗等，均在原始設(shè)計階段給予了考慮，對裝置能耗降低發(fā)揮作用明顯。

3 連續(xù)重整系統(tǒng)用能分析

通過系統(tǒng)的用能分析發(fā)現(xiàn)，裝置還有較大節(jié)能潛力。裝置內(nèi)三個單元相對獨立，出于操作安全考慮，能量的使用和消耗在本單元獨立完成，但實際上三個單元在能量系統(tǒng)上密切關(guān)聯(lián)，三個單元之間一方面大量的低溫熱通過空冷器排放到大氣中，另一方面又需要不斷地通過加熱爐大量補充高溫位的熱量，造成物料重復冷卻和加熱。主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

3.1 重整反應(yīng)產(chǎn)物低溫熱經(jīng)過空冷散失

連續(xù)重整反應(yīng)產(chǎn)物空冷風機A201負荷較大，特別是夏季，12臺空冷風機全開，還是難以保證冷后溫度，甚至還要在風機下面增加噴淋設(shè)施。

此部分低溫熱量完全散失到大氣中，不但沒有得到有效利用，反而浪費了大量電能。通過DCS數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，空冷A201入口溫度全年平均值為114℃，如果將此部分低溫熱量進行回收利用，節(jié)約的電能比較可觀。

3.2 預加氫反應(yīng)產(chǎn)物先冷卻后又加熱

預加氫部分預加氫反應(yīng)產(chǎn)物空冷A101切斷了預加氫反應(yīng)部分和分餾部分的熱量關(guān)聯(lián)，預加氫反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)空冷A101冷卻后，液相作為汽提塔進料，與分餾塔底換熱器和汽提塔進料換熱器進行換熱，經(jīng)加熱后進塔。存在著物料先冷卻后加熱的過程，既增加汽提塔重沸爐的負荷，又浪費預加氫反應(yīng)產(chǎn)物的熱量。

4 低溫余熱利用優(yōu)化工藝流程

4.1 增設(shè)空冷A201前換熱器

針對重整反應(yīng)產(chǎn)物空冷負荷較大的問題，可以在空冷A201前增加一臺換熱器，回收重整反應(yīng)產(chǎn)物的低溫余熱。此部分余熱可以和預加氫汽提塔進料進行換熱，具體的換熱流程見圖2。

由圖2可以看出，重整反應(yīng)產(chǎn)物的余熱和汽提塔進料進行換熱，可以提高T101、T102的進料溫度，從而降低塔底重沸爐F102、F103負荷，減少一部分燃料氣消耗；同時經(jīng)過換熱后的重整反應(yīng)產(chǎn)物熱量減少，大大降低了重整反應(yīng)產(chǎn)物空冷負荷，部分空冷風機可以停用，進而節(jié)省一部分電能；經(jīng)過E102換熱后的精制油溫度也會相應(yīng)增加，可以在一定程度上降低重整四合一爐F201負荷。

圖2 增設(shè)換熱器后的預加氫分餾部分工藝流程

4.2 增設(shè)空冷A101前氣液分離器

通過對預加氫單元工藝的研究分析發(fā)現(xiàn)，預加氫產(chǎn)物的氣相組分進空冷A101即可，液相組分可以直接進入后續(xù)分餾部分。借鑒加氫裂化裝置循環(huán)氫分離采用熱高分的流程[3]，可以考慮在空冷前設(shè)置一個氣液分離器，經(jīng)分離后氣相進入空冷A101，液相進入分餾部分，如此即可將原來被空冷帶走的熱量通過熱高分罐中的液相帶入分餾部分的塔器中，以降低汽提塔重沸爐負荷，同時空冷A101只用來冷卻氣相組分，負荷也會大大降低。具體工藝流程見圖3。

圖3 增設(shè)熱高分罐后預加氫反應(yīng)部分工藝流程

5 低溫余熱利用優(yōu)化工藝流程后注意事項

在重整空冷A201處增設(shè)換熱器對換熱器的材質(zhì)要求較高，既要耐腐蝕，還要求耐高溫，汽提塔進料側(cè)雜質(zhì)含量較重整產(chǎn)物側(cè)高，且辛烷值較低。正常運行過程中，若發(fā)現(xiàn)重整生成油水含量或其他雜質(zhì)含量上升，且辛烷值下降較多，則很可能判斷為換熱器內(nèi)漏，應(yīng)及時切副線處理。

6 結(jié)論

中國石化塔河煉化有限責任公司60萬噸/年連續(xù)重整裝置能耗偏高，通過對裝置用能分析發(fā)現(xiàn)，裝置換熱網(wǎng)絡(luò)不夠優(yōu)化，部分低溫余熱未被有效利用，物料先冷卻后加熱。提出增設(shè)空冷A201前換熱器和增設(shè)空冷A101前氣液分離器的建議，一方面可以減少空冷所消耗的電能，另一方面加熱爐F102、F103和F201的負荷也得到有效降低，減少了加熱爐燃燒所需燃料氣量，有效降低了裝置的能耗，提升了企業(yè)在經(jīng)濟、環(huán)保方面的競爭力。